然而，蜀国天雄节度使王承休与副使安重霸却抱有殊死一搏之志，意图出秦州击唐军。然天意难违，二人兵马行至茂州，仅余两千残兵。安重霸眼见大势已去，遂以秦、陇二州之地，亦降于唐。与此同时，高季兴亦乘势而起，率水军逆流而上，攻打施州。然蜀国峡路招讨使张武早有防备，以铁锁断绝长江航路，大败荆南军，高季兴只得乘轻舟仓皇逃遁。
不久，张武闻北路唐军大捷，心知蜀国已无力回天，遂以夔、忠、万三州之地，亦降于唐。十一月，唐军昼夜兼行，势如破竹，至利州时，王宗弼闻风丧胆，弃城西逃。李继岌则率大军乘胜追击，向剑州、绵州、汉州一带推进。蜀国武信节度使兼中书令王宗寿亦识时务者为俊杰，以遂、合、渝、泸、昌五州之地，归顺大唐。
当李绍琛率军抵达绵州之际，适逢绵江浮桥被蜀兵破坏。然李绍琛不为所动，乘蜀兵溃败之机，率大军骑马渡江，勇闯鹿头关，攻克汉州，直逼成都。十一月下旬，李继岌率大军兵临城下，成都岌岌可危。翌日，蜀主王衍见大势已去，无奈出降，前蜀至此宣告灭亡。
同光四年（926年）二月，皇甫晖于邺都燃起叛乱之火，李存勖迅即派遣李嗣源挥师讨伐。然而，事态陡转直下，李嗣源所部竟于魏州城下发生哗变，转而与叛军联手，一致拥戴李嗣源登基称帝。李嗣源初时虚与委蛇，借故逃离魏州城，招募散落士卒。随后，在女婿石敬瑭及部将安重诲、霍彦威的策动下，毅然举兵反旗。
李存勖闻讯，急令怀远指挥使白从晖率领精锐骑兵扼守河阳桥，誓死保卫京城。同时，不惜重金，以金帛厚赏诸军，亲身披挂上阵，率领大军疾驰汴梁，然而时运不济，途中获悉李嗣源已抢先入主汴梁，只得仓皇折返。途至荥阳，随行士卒已大半离散。及至洛阳，从马直指挥使郭从谦又率部叛乱，与城内驻军展开激战，局势愈发动荡不安。
同年四月初，李存勖亲临战场，率近卫骑兵奋勇杀敌，不幸中流矢身亡。次日，李嗣源顺利进驻洛阳，被群臣推举为监国，不久后于李存勖灵前正式登基称帝，并将同光四年（926）更名为天成元年。
天成元年（926），霍彦威与孔循提议更换国号，李嗣源以兄终弟及之礼为由婉拒。丙申之日，李嗣源毅然下令处斩租庸使孔谦，以儆效尤。天成四年（929）六月，前荆南行军司马、归州刺史高从诲，心怀诚意，上表请归朝廷。李嗣源见其忠诚可嘉，遂任命高从诲为荆南节度使，兼侍中，共襄国政。
天成五年（930），李嗣源举行盛大的祀圜丘仪式，大赦天下，并改元长兴。此举昭示着新政权的稳固与繁荣，百姓日渐富裕，后唐国势渐显中兴之兆。然而，明宗晚年，国内乱象初现，政权稳定面临挑战。
长兴元年（930）十一月，武安节度使马希声亦上表请归，李嗣源嘉其诚意，任命马希声为武安、静江节度使，兼中书令，共谋国家大计。同月，契丹国东丹王耶律倍归顺后唐，李嗣源以天子仪卫隆重迎接，赐其新姓名，并委以重任，彰显其归化诚意。
长兴二年（931）六月，李嗣源为振兴法制，复置明法科，此举深得民心，国家法度日益严明。在明宗统治时期，后唐国势显著回升，百姓安居乐业，国家呈现出一片欣欣向荣的景象。然而，表面的繁荣之下，实则暗流涌动，明宗晚年，国内已有乱象浮现。
长兴四年（933）十一月，一场宫廷政变悄然爆发，秦王李从荣因谋反之罪被处死。当时李嗣源病重，仍心系国家大事，急派宦官孟汉琼前往邺都召李从厚回京。不久，李嗣源病逝，秘不发丧长达六日之久。十二月初，西宫发丧，李从厚即皇帝位，改长兴五年为应顺元年。
闵帝即位后，疑忌潞王李从珂与石敬瑭，二人成为其眼中钉。闵帝先罢黜李从珂之子李重吉的控鹤指挥使之职，外任亳州团练使，又将李从珂改镇河东，同时将河东节度使石敬瑭改镇成德，成德节度使范延光改镇天雄，并让自己的堂兄弟李从璋调任凤翔，接替李从珂的节度使职务。李从珂在部下的鼓动下，拒绝接受朝廷命令，毅然起兵反抗。
应顺元年（934年）三月，朝廷大军压境凤翔城，李从珂被逼至城头垂泪陈情，哭诉自身清白，痛斥奸人陷害。此时，禁军将领杨思权，为谋一己私利，煽动军心，率众倒戈相向，投诚李从珂麾下。李从珂不惜倾尽凤翔府库之财以犒赏三军，并誓言攻下洛阳后，必有重赏以待。潞王大军势如破竹，接连攻克长安、华州、陕州，禁军将士纷纷归心潞王。闵帝见势不妙，仓皇逃往魏州，途中遭遇河东节度使石敬瑭。石敬瑭果断出手，诛杀闵帝亲随，将其软禁于卫州，局势一时动荡不安。
同年四月，李从珂挥师入主洛阳城。宰相冯道率百官劝进，李从珂故作推辞之态。次日，曹太后下诏废黜李从厚为鄂王，任命李从珂为监国。不久，李从珂即皇帝位，改应顺元年为清泰元年，开启新的统治纪元。
清泰二年（935），末帝为牵制并监视石敬瑭，派遣武宁节度使张敬达屯兵代州。然石敬瑭野心难抑，清泰三年（936），末帝调其为天平节度使，意图削弱其兵权，石敬瑭却拒不奉诏，公然反叛。他还上表朝廷，指责李从珂即位非法，要求禅位于许王。末帝闻讯大怒，撕毁奏表，削其官爵，双方矛盾彻底激化。
五月，末帝命建雄军节度使张敬达为太原四面都招讨使，杨光远为副使，率大军征讨石敬瑭。唐军迅速包围太原，筑长围以困晋阳。石敬瑭眼见局势危急，遣使向契丹求援，许以割地称臣之利。九月，契丹主耶律德光亲率五万铁骑驰援石敬瑭，唐军与辽晋联军在团柏谷展开激战，结果唐军大败，死伤惨重。随后，石敬瑭与契丹军一路南下，直逼京师洛阳。沿途唐军将领纷纷倒戈相向，安审信、安重荣、张万迪等将领皆归降石敬瑭，后唐统治岌岌可危，濒临全面崩溃的边缘。
清溙三年（936）十一月，末帝眼见大势已去，携传国玉玺与曹太后、刘皇后及太子李重美等人登上玄武楼，决意自焚以殉国难。火光冲天而起，后唐王朝随之覆灭，一代王朝就此终结。